CN106163924A - 用于飞行器起落架的驱动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种用于飞行器起落架的驱动系统(60)。该驱动系统包括驱动小齿轮(35)、布置成使驱动小齿轮绕驱动轴线(X)旋转的驱动轴(72)以及以可旋转的方式支承驱动轴的外壳(70，78)。驱动小齿轮通过调心轴承(80，82，84，86a，86b)以可旋转的方式支承在外壳上。驱动小齿轮通过柔性联接器(92，94，96)联接至驱动轴，柔性联接器适于在驱动小齿轮与驱动轴之间传递扭矩并且允许驱动小齿轮相对于驱动轴线的倾斜。

Description

用于飞行器起落架的驱动系统
技术领域
本发明涉及用于使飞行器起落架的一个或更多个轮旋转以进行地面滑行(向前或倒退)和/或在降落之前使轮自旋加速和/或用于对旋转轮施加制动扭矩的驱动系统。
背景技术
飞行器需要在机场上的多个地点之间进行地面滑行。一个示例是在跑道与飞行器的乘员上飞行器或下飞行器的位置(例如，航站楼登机口)之间的滑行。通常，这样的滑行通过使用来自飞行器发动机的推力推动飞行器向前使得起落架轮发生旋转而实现。由于地面滑行速度必须相对较低，因此，发动机必须以极低的功率运行。这意味着：由于这种低功率下的低推进效率很差，因此存在相对高的燃料消耗。这导致在机场附近局部大气污染和噪声污染等级都增加。此外，即使当发动机以低功率运转时，通常仍需要应用轮制动器来限制地面滑行速度，从而导致高度的制动器磨损。
民用飞行器使用其主发动机进行例如离开航站楼登机口的倒行是不被允许的。当必需倒行时，或在经由主发动机推力的地面滑行是不可行的其他情况下，使用牵引车操纵飞行器四处移动。这种过程是费力且成本高昂的。
因此，需要一种驱动系统在地面滑行操作期间对飞行器起落架的轮提供动力。还需要使用这种驱动系统使轮在着陆之前进行预自旋，和/或通过使用作为发电机的驱动系统将动能转换成电能来对旋转轮施加制动扭矩。
近年来已经提出了用于在飞行器位于地面上时对轮进行驱动并且在着陆之前使轮自旋加速的一些自主的地面滑行系统。US2006/0065779中公开了一个示例，其提出了一种前驱飞行器轮系统，在该系统中，离合器用于在轮能够自由自旋的模式与轮能够由电动马达驱动的模式之间切换。离合器也可以操作成使得马达能够使轮在着陆之前预自旋。
WO2011/023505中描述了不限于前起落架的现有技术布置。所公开的系统使用致动器来使驱动小齿轮移动成与安装至轮毂的从动齿轮驱动接合以及脱离驱动接合。WO2014/023939描述了在许多方面与WO2011/023505类似的另一现有技术布置，在该现有技术布置中，驱动小齿轮和从动齿轮中的一者包括链轮，而驱动小齿轮和从动齿轮中的另一者包括布置形成圈的一系列滚柱，每个滚柱能够分别绕在距驱动小齿轮或从动齿轮的旋转轴线固定距离处的滚柱轴线旋转。
发明内容
本发明的第一方面提供了一种用于飞行器起落架的驱动系统，该驱动系统包括：驱动小齿轮；布置成使驱动小齿轮绕驱动轴线旋转的驱动轴；以及以可旋转的方式支承驱动轴的外壳，其中，驱动小齿轮通过调心轴承以可旋转的方式支承在外壳上，并且其中，驱动小齿轮通过柔性联接器联接至驱动轴，柔性联接器适于在驱动小齿轮与驱动轴之间传递扭矩并且允许驱动小齿轮相对于驱动轴线的倾斜。
本发明的另一方面提供了一种具有第一方面的驱动系统的飞行器起落架。
本文所使用的术语“驱动小齿轮”是指用于通过啮合接合将机械动力传递至传动系的另一元件的任何齿轮或链轮。
本文所使用的术语“外壳”是指任何壳体、封罩、护罩、封套、管或盒。
本文所使用的术语“以可旋转的方式支承”是指通过另一部件支承任何部件并且允许部件之间的相对旋转。
本文所使用的术语“调心轴承”是指位于轴与壳体之间的对轴偏转和轴与壳体之间的角度偏离不敏感的轴承。在对轴承性能的不利影响是可观测到的之前，偏转度或偏差度一般限于相对小的角度。这种轴承也被称为偏心轴承。
本文所使用的术语“柔性联接器”是指用于将旋转设备的两个件联接以用于传递扭矩同时允许一定程度的偏离和/或端部运动的装置。
柔性联接器可以包括柔性隔板。例如，柔性隔板可以具有联接至驱动轴的一端的径向内部和联接至驱动小齿轮的径向外部。柔性隔板可以例如形成为轮或毂部，所述轮或毂部具有将径向内部与径向外部连接的柔性环形盘。隔板具有相对高的径向刚度以传递扭矩以及相对低的轴向刚度以允许驱动小齿轮相对于驱动轴线的旋转(倾斜)。
替代性地，柔性联接器可以包括冠形花键接头。例如，冠形花键接头可以包括具有多个内部直花键的阴部件以及具有多个外部冠形花键的阳部件。每个冠形花键可以具有相反的一对侧部、相反的一对端部以及沿着花键的长度在花键的相反一对端部之间延伸并且提供花键的外直径的顶部。每个冠形花键的外直径可以在其中心处或中心附近达到最大值并且在最大值的每一侧朝向其相反端部逐渐减小。
冠形花键接头可以替代性地包括多个滚珠花键，每个滚珠花键通过相应的一列滚珠形成，并且每列滚珠接纳在相应的冠形槽中。
柔性联接器可以替代性地包括等速度接头(或CV接头)。CV接头具有各种形式并且可以使用这些形式中的任何形式，例如三角式接头、薛帕接头、双卡登式接头或任何其他适合的CV接头。
调心轴承可以横跨驱动小齿轮的宽度——即，与驱动轴线平行的尺寸——大致居中地定位。
柔性联接器可以在驱动小齿轮与驱动轴线之间提供高达约5度的旋转(轴向偏离)，优选地至少约1.5度、优选地约1.5度至约3度、优选地约1.5度至约2.5度、优选地约2度的旋转。
调心轴承可以包括布置在一个或更多个滚道中的多个滚动元件。滚动元件可以是例如滚珠轴承或球面滚柱。球面滚柱是具有球面或部分球面的筒形滚柱。
调心轴承可以例如是：两列球面滚柱轴承；单列球面滚柱轴承(或圆筒轴承)；滚珠径向球面双列轴承；或滚珠径向球面单列轴承。调心轴承可以包括球面外滚道。这是上面列举的调心轴承中的每个调心轴承的共同特征。
调心轴承的球面滚道和柔性联接器的冠形花键可以具有大致同心的球面。实际上，适应小角度的旋转可以容许球面中心的一些(少量)移位。
替代性地，调心轴承可以包括与外球面接触的内球面。调心轴承可以不具有任何滚动元件。该轴承可以通过内球面与外球面之间的滑动接触来操作。
调心轴承可以基本防止驱动小齿轮沿着驱动轴线的平移。
外壳和驱动小齿轮可以各自包括用以防止驱动小齿轮相对于驱动轴线过度旋转(轴向偏差)的止动部。例如，止动部可以防止应仅在故障条件中经历的过度旋转(例如，10度或更大)并且防止可能的过度旋转以及驱动小齿轮抵靠外壳而发生的干扰。驱动小齿轮和外壳在正常使用中预期的最大度数的旋转时具有间隙。
驱动系统还可以包括减速齿轮装置。驱动轴可以是减速齿轮装置的输出轴，或替代性地，驱动轴可以联接至减速齿轮装置的输出轴。外壳可以是减速齿轮装置的壳体。
驱动系统还可以包括从动齿轮，从动齿轮布置成与驱动小齿轮啮合以能够通过驱动小齿轮而旋转，从动齿轮能够连接至飞行器起落架的轮从而能够使所述轮旋转。
本文所使用的飞行器起落架的术语“轮”在其常规意义上是指在飞行器由地面支承并且不在空中时接触地面的接地轮。
驱动小齿轮和从动齿轮中的一者可以包括链轮，并且驱动小齿轮和从动齿轮中的另一者可以包括布置形成圈的一系列滚柱，每个滚柱能够分别绕在距驱动小齿轮或从动齿轮的旋转轴线固定距离处的滚柱轴线旋转。
所述一系列滚柱中的每个滚柱能够绕销旋转，销至少在一端处固定至环形支承构件。因此，例如，滚柱驱动小齿轮/从动齿轮可以形成为滚柱齿轮或滚柱链，比如WO2014/023939中描述的。
链轮的齿具有齿宽，并且滚柱具有滚柱宽度。滚柱的宽度可以大于齿的宽度以适应当驱动小齿轮和从动齿轮啮合旋转时驱动小齿轮相对于驱动轴线的倾斜。
在替代性布置中，例如，驱动小齿轮和从动齿轮可以是啮合的正齿轮或其他带齿齿轮，比如WO2011/023505中描述的。
驱动系统还可以包括马达。本文所使用的术语“马达”在其常规意义上是指借以将一些能量源(例如，电能源、气动能源、液压能源等)用于提供运动的机器。应当理解的是，马达可以是马达-发电机，马达-发电机除了其作为马达的功能之外，还可以作为借以将机械能转换为电能的发电机来操作。
本文结合“驱动小齿轮”和“从动齿轮”使用的术语“驱动”和“从动”涉及在当马达可操作成使飞行器起落架的轮旋转时传达动力传递的意义。显然，应当理解的是在马达为马达-发电机并且用作发动机的情况下，“从动齿轮”事实上将是驱动“驱动小齿轮”并且因此驱动发电机的驱动元件。发电机可以用于对轮施加制动扭矩。
驱动系统可以具有驱动小齿轮能够与从动齿轮啮合以允许马达驱动从动齿轮的第一构型。
驱动系统还可以具有驱动小齿轮不能与从动齿轮啮合的第二构型。
第一构型与第二构型之间的运动可以由致动器实现。
从动齿轮可以适于安装至轮的毂部、优选地安装至毂部的外轮辋。
附图说明
现在将参照附图对本发明的实施方式进行描述，在附图中：
图1示出了具有驱动系统的飞行器起落架的后视图；
图2示出了图1的驱动系统的立体图；
图3示出了图1的驱动系统的细部的立体图；
图4示出了处于接合位置的图1的驱动系统的选定部件的侧视图；
图5示出了处于脱开位置的图1的驱动系统的选定部件的侧视图；
图6更详细地示出了安装在齿轮箱上的驱动小齿轮的截面图；
图7示出了驱动小齿轮相对于齿轮箱输出轴的旋转的偏离状态；
图8和图9图示了驱动小齿轮安装的分解视图；以及
图10和图11图示了使用了柔性隔板的柔性联接器的替代性布置；
图12至图14图示了替代性的调心轴承；
图15示出了另一实施方式的截面图，其中，调心轴承被分开在柔性联接器的两侧，并且驱动小齿轮能够绕与齿轮箱输出轴的旋转轴线平行的轴线旋转；
图16示出了图15中所示的实施方式的第一变型的截面图；
图17示出了图15中所示的实施方式的第二变型的截面图；
图18示出了又一实施方式的截面图，其中，调心轴承被分开在柔性联接器的两侧，并且驱动小齿轮能够绕齿轮箱输出轴的旋转轴线旋转；
图19示出了再一实施方式的截面图，其中，柔性联接器作为等速度接头布置在滚珠球面调心轴承内并且驱动小齿轮能够经由中间齿轮绕与齿轮箱输出轴的旋转轴线平行的轴线旋转；以及
图20图示了图19的实施方式的输出轴和中间齿轮的截面图。
具体实施方式
图1至图5中示出了本发明的实施方式。在所示实施方式中，起落架具有两个轮，但本实施方式的原理可以应用于具有任何数量轮——包括一个轮——的起落架。此实施方式示出了主起落架(即，附接至机翼结构或机翼的区域中的机身机构的起落架)，这是因为主起落架支承的重量被认为是提供了在轮与地面之间的最佳牵引以实现可靠的飞行器地面滑行。然而，本发明的驱动系统可以替代性地应用于前起落架(即，朝向飞行器的机头的可转向起落架)。所示的主起落架可应用于单走道客机(大约150-200座(pax))，然而应当理解的是，本发明可广泛应用于各种类型和重量的飞行器，包括民用飞行器、军用飞行器、直升飞机、客机(<50座、100-150座、150-250座、250-450座、>450座)、运输机、斜旋翼飞行器等。
起落架10包括伸缩式减震主支腿12，该伸缩式减震主支腿12包括上伸缩式部件12a(主配件)和下伸缩式部件12b(滑动件)。上伸缩部件12a通过其上端部(未示出)附接至飞行器机身或机翼(未示出)。下伸缩部件12b支承承载一对轮16的轮轴14，在主支腿的每一侧上各有一个轮，为清楚起见，在图2中仅示出一个轮16。轮16布置成绕轮轴14旋转以实现飞行器的诸如滑行或着陆的地面运动。
每个轮16包括由毂部18支承的轮胎17。每个毂部18具有用于保持轮胎的轮辋19。轮驱动系统50包括从动齿轮20，从动齿轮20附接至毂部18以能够与轮16一起旋转。在所示实施方式中，从动齿轮20包括链轮66，链轮66为具有两个同轴的径向延伸链轮齿圈的轮式链轮。链轮至毂部的接合可以是刚性附接或替代性地可以包括柔性接合以允许链轮相对于轮毂的一定的角度偏转从而适应起落架结构的偏转。
驱动系统50还包括马达52，马达52构造成经由齿轮箱70使驱动小齿轮60旋转。驱动小齿轮60是通过刚性的环圈(annular ring)35和从环圈35的两侧突出的一系列销(未示出)形成的滚柱齿轮64。由销以可旋转的方式支承的第一系列滚柱36a设置在环圈35的一侧上，并且由销以可旋转的方式支承的第二系列滚柱36b设置在环圈的另一侧上。每个系列的滚柱36a、36b绕环圈延伸以形成连续轨道。第一侧环圈39a和第二侧环圈39b夹持第一系列滚柱36a和第二系列滚柱36b。支承第一系列滚柱36a的销在环圈35与第一侧向环圈39a之间延伸，并且支承第二系列滚柱36b的销在环圈35与第二侧向环圈39b之间延伸。因此，环圈35形成用于支承销的中央脊。
在所示实施方式中，齿轮箱70为在马达52与驱动小齿轮60之间提供驱动路径的行星减速齿轮箱。马达为对驱动路径的输入轴进行驱动的电动马达。驱动路径的输出轴(或驱动轴)72与输入轴同轴并且也与马达的旋转轴线同轴。驱动小齿轮60安装在输出轴72上。
齿轮箱70具有壳体(或外壳)84，壳体84在一侧上固定有马达52并且在相反侧上突出有具有驱动小齿轮60的输出轴。壳体84的下部具有凸耳，凸耳在55处枢转连接至安装支架56。安装支架在滑动件12b的基部处固定地附接至轮轴14。安装支架56在轮轴14下方延伸，通过安装销58、59分别附接至轮轴14上的前安装点和后安装点。安装销58、59允许支架从起落架快速分离。
锁定拉杆40联接在支架56(在安装销58处)与齿轮箱壳体84之间。锁定拉杆40包括第一锁定连杆42和第二锁定连杆44。第一锁定连杆42具有在41处枢转地连接至齿轮箱壳体84的第一端部以及在43处枢转地连接至第二锁定连杆的第二端部。第二锁定连杆具有在43处枢转地连接至第一锁定连杆的第一端部以及在45处枢转地连接至支架56第二端部并且共用安装销58。
锁定拉杆40提供了用于使驱动系统在驱动小齿轮60与从动齿轮20啮合接合的第一构型与驱动小齿轮60物理脱开并且不能与从动齿轮20啮合的第二构型之间移动的机构。锁定拉杆40的铰接使齿轮箱壳体84相对于固定支架56绕其枢转连接部55枢转。齿轮箱壳体84的这种枢转运动使驱动小齿轮60在相对于从动齿轮20的接合构型与脱离构型之间移动。
这种运动由致动器实现。在所示实施方式中，致动器是线性致动器46。线性致动器46在一端处枢转地连接至支架56并且在其另一端处枢转地连接至锁定拉杆的第一锁定连杆与第二锁定连杆之间的枢转连接部43。
图4示出了线性致动器46完全伸出以使驱动小齿轮移动成与从动齿轮20啮合接合——驱动系统50的第一构型。图5示出了线性致动器46完全缩回以使驱动小齿轮移动成与从动齿轮20脱离啮合接合而与从动齿轮20物理分离——驱动系统50的第二构型。
图6更详细地示出了驱动小齿轮60在齿轮箱70的输出轴上的安装。在图6中，未示出滚柱齿轮64的滚柱36a、36b，但环圈35、39a、39b中的用于接纳支承滚柱的销的孔(钻孔)是可见的。图6是穿过输出轴72的中心的截面图。
如可见的，齿轮箱壳体84通过轴承74以可旋转的方式支承输出轴72。在该实施方式中，轴承74是滚动元件轴承，并且具体为具有单个滚道的滚珠轴承。不需要轴承74提供齿轮箱壳体84与输出轴72之间的角度偏离。然而，应当理解的是轴承74可以是调心轴承，例如，其中，输出轴72在载荷下的弯曲需要通过轴承74来适应。理想的是，轴承74设置成靠近输出轴72的端部76，即，最靠近驱动小齿轮60的端部。以这种方式定位轴承74会使输出轴72的悬臂式自由端部76的长度减至最小。
齿轮箱壳体84包括突出部78，突出部78形成为围绕输出轴72的端部76的大致筒形转台(turret)。突出部78配装在驱动小齿轮60内并且被驱动小齿轮60所围绕。
驱动小齿轮60通过调心轴承80以可旋转的方式支承在齿轮箱壳体(突出部78)上。调心轴承80横跨驱动小齿轮60的宽度居中地设置。也就是说，调心轴承80与滚柱齿轮64的环圈35重合。在图6中所示的实施方式中，调心轴承是具有两列球面滚柱的球面滚柱轴承。轴承80的外圈具有球形内表面。内圈84包括相对于轴承轴线R倾斜一定角度的两个滚道(每个滚道具有球面)。两列球面滚柱86a、86b配装在内圈84的两个滚道与外圈82的共用球面滚道之间。外圈82的球形内表面使得外圈82与内圈84之间关于轴承轴线R能够偏离。
驱动小齿轮60通过柔性联接器90联接至输出轴72，柔性联接器90适于在输出轴72与驱动小齿轮60之间传递扭矩并且允许驱动小齿轮60相对于输出轴72的驱动轴线X的倾斜。在图6中所示的实施方式中，柔性联接器90包括冠形花键接头(crowned spline joint)92。该冠形花键接头包括接纳在对应的多个内部直花键96内的多个外部冠形花键94。内部直花键一体地形成在输出轴72的端部76中。应当理解的是内部直花键96可以替代性地形成在附接至输出轴72的独立部件中。外部冠形花键94设置在固定至毂部98的支承驱动小齿轮60的部件上。毂部98是大体刚性的并且固定至冠形花键部件以及驱动小齿轮60。大体刚性的毂部98提供了冠形花键部件与驱动小齿轮60之间的最小轴向偏转。
外部冠形花键94可以相对于冠形花键接头92的内部直花键96倾斜以提供在驱动小齿轮60与输出轴72的驱动轴线X之间的旋转。冠形花键接头92在输出轴72与驱动小齿轮60之间传递扭矩。在图6中所示的实施方式中，冠形花键94的中心与调心轴承80的轴承轴线R重合。特别优选但非必须的是，冠形花键94和属于调心轴承80的外圈82的球形内表面是同心的球面。
图6图示了处于对准状态下的驱动小齿轮60，在对准状态下，驱动小齿轮60的旋转轴线与输出轴72的驱动轴线X同轴。
图7图示了处于偏离状态下的同一部件，在偏离状态下，调心轴承80的外圈82具有的轴承轴线R1相对于调心轴承80的内圈84的轴承轴线R以角度alpha偏移。这种环形偏离也通过柔性联接器90的冠形花键接头82而适应使得驱动小齿轮60具有相对于输出轴72的驱动轴线X倾斜相同角度alpha的旋转轴线。
回过来参照图1，起落架在使用期间经历许多不同模式的变形。特别地，每个轮轴14因飞行器的重量引起的竖向载荷和在制动期间施加的水平载荷而相对于起落架支腿12偏转。另外，每个轮辋19的形状因轮胎载荷而变形(变形成菱形或椭圆形，即所谓的“椭圆化”)。每个变形模式通常提供在在轮的末端处的+/-10mm范围内的变形。例如，轮的竖向高度可以因轮胎载荷使轮扭曲而减小10mm，并且轮可以因竖向飞行器载荷引起的轮轴弯曲而倾斜约2度至3度，从而导致轮辋的周缘处的约10mm的移位。
由于驱动小齿轮60从起落架的轮轴/滑动件安装同时从动齿轮20安装在轮16上，因此，上面讨论的变形模式可以导致驱动系统50内的偏离和/或扭曲。轮轴偏转会导致从动齿轮20相对于小齿轮60倾斜，即，这些齿轮的旋转轴线相对于彼此倾斜。调心轴承80和柔性联接器90使得小齿轮60能够相对于输出轴72的驱动轴线倾斜，从而在上面讨论的变形模式下适应从动齿轮20的约1.5度至3度的角度偏转。事实上，调心轴承80和柔性联接器90可以适应驱动小齿轮60相对于驱动轴线X的角度高达约5度的旋转。因此，调心轴承80和柔性联接器90用于将齿轮箱70与这些起落架变形隔离开。
如上面所讨论的，驱动小齿轮60受限制而不能沿驱动轴线X的轴向方向运动同时驱动小齿轮60具有相对于驱动轴线X倾斜的自由度。从动齿轮20的链轮的齿具有齿宽。滚柱齿轮驱动小齿轮的滚柱39a、39b具有滚柱宽度。期望的是，滚柱的宽度大于齿的宽度以适应当驱动小齿轮和从动齿轮啮合旋转时驱动小齿轮相对于驱动轴线的这种倾斜。
如图6中所示，壳体84和驱动小齿轮60各自分别包括止动部85、87。这些止动部防止驱动小齿轮相对于驱动轴线的过度旋转。例如，止动部可以防止应仅在故障条件中经历的过度旋转(例如，10度或更大)并且防止可能的过度旋转和驱动小齿轮抵靠外壳而发生的干扰。驱动小齿轮和外壳在正常使用中预期的最大度数的旋转时具有间隙。
图8和图9图示了驱动小齿轮安装的分解视图，其中，图8图示了驱动小齿轮60、柔性联接器90的冠形花键94以及调心轴承80的外圈82，并且图9图示了调心轴承80的内圈84和球面滚动元件84a、84b以及柔性联接器90的内部直花键96。
图10和图11图示了柔性联接器的替代性布置，其中，使用柔性隔板替代图6至图9中所示实施方式的冠形花键接头。在图10和图11中，驱动系统50的与图6实施方式的部件相同的这些部件以相同的附图标记指示。具体地，驱动小齿轮60、齿轮箱70、调心轴承80以及轴承74与上述的图6实施方式的这些部件相同。
在图10实施方式中，柔性联接器90a执行在驱动小齿轮60与驱动轴72a之间传递扭矩以及允许驱动小齿轮60相对于驱动轴72a的驱动轴线X的倾斜的相同功能。柔性联接器90a包括柔性隔板95。柔性隔板具有联接至驱动轴72a的远端76a的径向内部97以及联接至驱动小齿轮60的径向外部99。在所示实施方式中，柔性隔板95与驱动轴72a的远端76a一体地形成。
柔性隔板95形成为毂部，该毂部与图6实施方式的毂部96类似，但是在径向内部95与径向外部99之间延伸的径向盘与毂部96的对应部分相比具有显著较薄的壁厚。如图11中最佳地示出的，该盘包括多个切口93。柔性隔板95的这种结构提供了相对较高的径向刚度(以在输出轴72a与驱动小齿轮60之间传递扭矩)但提供了低的轴向刚度(以允许驱动小齿轮60相对于输出轴72a的驱动轴线X旋转)。柔性连接器90a允许驱动小齿轮60与驱动轴线X之间的约2度至3度并且可以高达5度的类似度数的旋转。
应当理解的是，尽管在上述实施方式中调心轴承80为双列球面滚柱轴承，但可以替代性地使用其他调心轴承达到相同的效果。图12至图14中图示了替代性的调心轴承。图12图示了单列球面滚柱轴承(或圆筒轴承)80a；图13图示了滚珠径向球面双列轴承80b；并且图14图示了滚珠径向球面单列轴承80c。这些轴承类型中的每个轴承类型为包括球面外滚道的滚动元件轴承。这些和其他偏心(或调心)轴承可以与本发明一起使用。
图15图示了替代性实施方式，其中，驱动小齿轮60(滚柱齿轮64)联接至驱动轴170以用于绕驱动轴D旋转。支承结构件171固定至齿轮箱外壳84并且在驱动轴170的直径内侧延伸。总体上由附图标记180指示的调心轴承将驱动小齿轮60以可旋转的方式支承在齿轮箱壳体84和支承结构件171上。调心轴承180包括位于驱动小齿轮60与齿轮箱外壳84之间的内调心轴承181以及驱动小齿轮60与支承结构件171之间的外调心轴承182。内调心轴承181和外调心轴承182各自包括与上面参照图12描述的调心轴承类似的单列球面滚柱轴承(或圆筒轴承)。调心轴承180横跨驱动小齿轮60的宽度大致居中设置。也就是说，调心轴承180的中心与滚柱齿轮64的环圈35重合。
驱动小齿轮60通过柔性联接器190联接至驱动轴170以在驱动轴170与驱动小齿轮60之间传递扭矩并且以允许驱动小齿轮60相对于驱动轴170的驱动轴线D的倾斜。在图15中所示的实施方式中，柔性联接器190包括冠形花键接头192。该冠形花键接头包括接纳在对应多个内部直花键196内的多个外部冠形花键194。内部直花键在驱动小齿轮60的中心一体地形成，或可以替代性地在驱动小齿轮60的中心处的附接至内直径的独立部件中形成。外部冠形花键194与毂部198一体地形成，毂部198与驱动轴170的远端一体地形成。大体刚性的毂部198提供了冠形花键部件与驱动轴170之间的最小的偏转。外部冠形花键194可以相对于冠形花键接头192的内部直花键196倾斜以提供在驱动小齿轮60与驱动轴170的驱动轴线d之间的旋转。冠形花键接头192在驱动轴170与驱动小齿轮60之间传递扭矩。在图15中所示实施方式中，冠形花键194和调心轴承的外滚道184的球形内表面是同心的球面，然而这不是必须的。
驱动轴170被内轴轴承装置172支承用于相对于齿轮箱壳体84旋转。内轴轴承装置从齿轮箱壳体84提供对驱动轴的支承。支承结构件171通过轴承174以可旋转的方式支承毂部198。
小齿轮176以花键方式或以其他方式固定至驱动轴170的与具有毂部198的远端相反的近端。支承结构件171通过轴承175以可旋转的方式支承驱动轴的近端。支承结构件171具有至少一个孔口178以允许驱动扭矩传入至小齿轮176。在图15中所示的实施方式中，齿轮箱70的输出轴72具有与小齿轮176常啮合接合的输出齿轮179。在替代性实施方式中，可以提供多个(例如，2、3或更多个)孔口178，每个孔口允许齿轮箱的相应输出齿轮179将驱动扭矩传入至小齿轮76并且从而经由驱动轴170和柔性联接器190(冠形花键接头192)将此扭矩传递至驱动小齿轮60(滚柱齿轮64)。
与上面参照图6至图11描述的实施方式相比，图15的实施方式的优点在于冠形花键接头192的直径增大以使滚柱齿轮64的内直径与调心轴承180的两列球面滚柱配合，两列球面滚柱分开成使得冠形花键接头192的每一侧上定位有一列滚柱。冠形花键接头的较大直径显著增大了冠形花键接头192的传递扭矩。另外有利地，由于内调心轴承181和外调心轴承182分别由齿轮箱外壳84和支承结构件171支承，这允许刚度调整以确保内调心轴承181和外调心轴承182可以均匀地加载，或其加载可以有利地调整以根据需要提供不均等的加载。
与上述实施方式类似，调心轴承180和柔性联接器190使得小齿轮60能够相对于驱动轴170的驱动轴线D倾斜，从而能在上面讨论的变形模式下适应相对于从动齿轮20的旋转轴线的约1.5度至3度的角度偏转，并且可以适应高达约5度的更大的角度偏转。因此，调心轴承180和柔性联接器190用于将齿轮箱70与上面讨论的起落架变形隔离开。
图16中示出了上面参照图15描述的实施方式的变型，在图16中，使用相同的附图标记来指示相同的部件，并且下面将仅描述不同之处。设置滚针轴承274、275以便从支承结构件171以可旋转的方式支承驱动轴170。滚针274从冠形花键接头192延伸至轴内轴承172，并且滚针275定位在小齿轮176下方。与图15中所示的滑动轴承172、174、175相比，滚针有利地扩散了轴承载荷。
图17图示了上面参照图15描述的实施方式的第二变型，在图17中，使用相同的附图标记来指示相同的部件，并且下面将仅描述不同之处。
固定至齿轮箱壳体84以支承驱动小齿轮60的支承结构件包括螺栓连接至第二支承部272的第一支承部271。螺栓连接线与齿轮箱外壳84的外壁大致重合。与上述图16的实施方式相比，关于螺栓连接线的力矩减小了。第一支承部271和第二支承部272中的每一者分别包括内部加强腹板276、277。在所有其他方面，驱动小齿轮60的安装与上面参照图16描述的相同。
上面参照图17描述的第二变型的优点在于用于支承驱动小齿轮60的支承结构件可以制造成刚度更大或轻质的。支承结构件的第一部分271和第二部分272可以通过同轴定位槽278或类似方式定位。
图18图示了在许多方面与图15中所示的实施方式类似的另一实施方式，并且在该实施方式中，使用相同的附图标记来指示相同的部件。
在图18中，驱动小齿轮60(滚柱齿轮64)联接至驱动轴170以用于绕驱动轴线X旋转。支承结构件371在驱动轴170的直径内侧延伸。调心轴承180将驱动小齿轮60以可旋转的方式支承在齿轮箱壳体84和支承结构件371上。调心轴承180包括位于驱动小齿轮60与齿轮箱外壳84之间的内调心轴承181以及位于驱动小齿轮60与支承结构件371之间的外调心轴承182。与图15的实施方式类似，调心轴承180横跨驱动小齿轮60的宽度大致居中设置。
与图15的实施方式类似，驱动小齿轮60通过柔性联接器190联接至驱动轴170，柔性联接器190包括冠形花键接头192，并且包括在驱动轴170的毂部198上的多个外部冠形花键194以及形成在驱动小齿轮60的中心的多个内部直花键196。
驱动轴170被内轴轴承装置172支承用于相对于齿轮箱壳体84旋转。轴内轴承装置从齿轮箱壳体84提供对驱动轴的支承。支承结构件371通过滚针轴承374以可旋转的方式支承毂部198。支承结构件371形成为两个杯状部件，这两个杯状部件为便于组装而背靠背螺栓连接并且保持抓持在滚针轴承374、375上。
齿轮箱70的输出轴72形成为杯体，此杯体花键连接在驱动轴170的与具有毂部198的远端相反的近端上。支承结构件371通过滚针轴承375以可旋转的方式支承驱动轴的近端。输出轴72能够绕驱动小齿轮60的旋转轴线X旋转。
与图15至图17中所示的实施方式不同，在图18的实施方式中，支承结构件371并不固定至齿轮箱壳体84。相反，支承结构件相对于齿轮箱壳体84自由旋转(但并不是被驱动而旋转)。
与上述实施方式类似，调心轴承180和柔性联接器190使得小齿轮60能够相对于驱动轴170的驱动轴线X倾斜从而能在上面讨论的变形模式下适应相对于从动齿轮20的旋转轴线的约1.5度至3度的角度偏转，并且可以适应高达约5度的更大的角度偏转。因此，调心轴承180和柔性联接器190用于将齿轮箱70与上面讨论的起落架变形隔离开。
图19和图20图示了另一实施方式，其中，驱动小齿轮60以与上面参照图15描述的方式相同的方式再次形成为滚柱齿轮64并且使用相同的附图标记来指示相同的部件。总体上由附图标记70指示的齿轮箱在马达52(未示出)与驱动小齿轮60之间提供驱动路径。齿轮箱的输出轴(或驱动轴)72延伸穿过并且穿出齿轮箱外壳84并且由外壳84的壁中的轴承271以可旋转的方式支承。驱动轴72带有以旋转的方式固定至驱动轴72的驱动齿轮272。驱动轴72绕与驱动小齿轮60的旋转轴线重合的轴线X旋转。驱动齿轮272与两个中间齿轮273a、273b常啮合接合，每个中间齿轮能够绕关于驱动轴线X在直径方向上间隔开的轴线旋转。
中间齿轮273a、273b与能够绕驱动轴线X旋转的齿圈274常啮合接合。齿圈具有沿径向向内延伸的齿并且外径向表面固定至毂部275。毂部275与齿圈274之间的连接可以是例如花键配合或固着的(freeze)压配合。毂部275具有外筒形部275a、内筒形部275b以及在外筒形部275a与内筒形部275b之间延伸的锥形部275c。外筒形部275a通过密封件286密封至齿轮箱外壳84。毂部的内筒形部275b将扭矩传递至柔性联接器290，柔性联接器290构造为适于在驱动小齿轮60(滚柱齿轮64)与驱动轴72之间传递扭矩同时允许驱动小齿轮60相对驱动轴线X倾斜的等速度接头(CVJ)291。
在图19中所示的实施方式中，CVJ构造为薛帕(Rzeppa)式接头，薛帕式接头包括具有一系列部分球面凹窝196的外滚道292，每个部分球面凹窝196适于接纳相应的球面滚珠轴承293，在所示实施方式中有12个球面滚珠轴承，然而应当理解的是可以根据需要提供比本实施方式的数量更多或更少数量的球面滚珠轴承。薛帕式CVJ 291还包括内滚道294，内滚道294具有多个盲槽295，每个盲槽用于接纳球面滚珠轴承293中的相应一个球面滚珠轴承。
CVJ柔性联接器290横跨调心轴承280大致居中定位，调心轴承280包括部分球面内滚道281和部分球面外滚道282。部分球面外滚道282具有固定至驱动小齿轮60(滚柱齿轮64)的内直径的外直径表面。驱动小齿轮60和外球面滚道282可以花键连接成使得驱动小齿轮60与外球面滚道282一起绕驱动轴线X旋转。外球面滚道282为便于组装在球面内滚道281上可以形成为两部分282a、282b。内球面滚道281可以以例如青铜或不锈钢形成，并且通过轴承276以可旋转的方式支承至固定地安装至齿轮箱外壳84的固定支承管277。支承管277具有与驱动轴线X重合的中心轴线并且在所示实施方式中通过径向凸缘277a利用螺栓278固定至外壳84。凸缘277a包括接纳中间齿轮273a、273b的切口277b。支承管277在需要的情况下可以包括内部加强腹板。
内滚道281能够在轴承276上绕支承管277自由旋转并且间隔管279定位在轴承276之间，轴承276优选地设置成横跨支承管277的宽度尽可能远地隔开。内球面滚道281包括关于驱动轴线X延伸的凸缘延伸部281c，该凸缘延伸部281c固定至毂部275的内筒形部275b。凸缘281c和毂部275b固定成在毂部275与内球面滚珠281之间传递扭矩。毂部与内球面滚珠之间的连接可以是花键配合以允许快速组装和拆卸，但替代性地可以是螺栓连接或者例如通过焊接或过盈配合实现的永久固定。
轴承276可以是滚针或滚柱轴承，或可以替代性地使用其他适合的直轴承。可以使用唇式密封件287在调心轴承280的内球面滚珠281与外球面282之间进行密封。
调心轴承290的内滚道291设置在内球面滚珠281的凹部中，并且外滚道292设置为始自外球面282的突出部使得在内滚道291的边缘与外滚道292的边缘之间设置有间隙298，从而能够通过内球面滚珠281的球面与外球面282的球面之间的相对运动允许偏心(调心)轴承的内球面滚珠281和外球面282的旋转轴线之间的角度偏差。在此运动期间，等速度接头291的滚珠轴承293在槽296内大致侧向地移动以允许这种旋转同时保持扭矩在柔性联接器290的内滚道294与外滚道292之间的传递，从而能够在驱动轴72与驱动小齿轮60之间传递扭矩。间隙298可以布置成允许驱动小齿轮60的旋转轴线与驱动轴线X之间的高达约3度至5度的旋转。毂部275与驱动小齿轮60之间的柔性密封件288与唇式密封件287一起在驱动小齿轮60的旋转轴线与驱动轴线X之间的整个偏离范围内保持针对调心轴承280和柔性联接器290的密封环境。
图19和图20中所示的实施方式的优点在于其提供了加强支承管277、较少的轴承以及稳固的载荷路径，并且相对容易密封。在图19和图20中所示的实施方式的变型中，可以使用与图15中所示类似的冠形花键接头来替代CVJ 291。尽管在图19和图20中所示的实施方式中，齿圈274从驱动轴72通过驱动齿轮272和一对中间齿轮273a、273b驱动，但应当理解的是可以使用不同数量的中间齿轮，例如1个或3个或更多个中间齿轮。替代性地，齿圈274可以通过附接至驱动轴72的单个输出齿轮驱动，其中，驱动轴72具有与驱动轴线X间隔开的旋转轴线。另外替代地，齿圈可以具有用于与一个或更多个中间齿轮或安装在驱动轴72上的单个驱动齿轮啮合接合的沿径向向外突出的齿，并且本领域技术人员应理解的是替代性的变型可以以任何适合的组合方式结合。
在图19和图20中所示的实施方式的又一变型(未示出)中，省去了齿圈274、驱动齿轮272和中间齿轮273a、273b，并且驱动轴72延伸穿过支承管277并延伸至驱动轮，驱动轮与驱动轴旋转地联接并且以花键连接或以其他方式布置成在驱动轴与内球面281之间传递扭矩。驱动轮可以花键连接或以其他方式布置成将扭矩传递至驱动轴72。内球面281可以具有凸缘延伸部，该凸缘延伸部与凸缘延伸部281c类似，但位于调心轴承290的另一侧上以用于与驱动轮接合。驱动轮可以螺栓连接或以其他方式固定至驱动轴72的远端。支承管277可以缩短使得驱动轮不会延伸超出外球面282的轮廓。
上述的驱动系统适于地面滑行操作，例如用于沿向前或倒退方向驱动飞行器。马达52可以是马达-发电机，马达-发电机用作通过施加驱动扭矩以使起落架轮旋转而将电能转换成动能的马达，或者用作通过对起落架轮施加制动扭矩而将飞行器的动能转换成电能的发电机。发电机产生的电能例如通过对电池充电以提供再生制动而消耗或作为热量消耗。马达还可以用于为起落架轮提供机动化制动。尽管在上面小齿轮和轮齿轮被称为“驱动小齿轮”和“从动齿轮”，但在马达-发电机用作发电机时小齿轮将实际上通过驱动轮齿轮来驱动。
应当理解的是，马达可以附加地或替代性地用于着陆之前的轮自旋加速。在一些情况下，由于轮自旋加速与地面滑行相比需要更高的旋转速度，因此，可能需要提供替代的驱动路径和/或第二马达来用于轮自旋加速功能。例如，轮16可以在地面滑行期间以约175rpm(等同于20节)的速度旋转，而轮16在降落到地面上之前可以以约1400rpm的速度(等同于160节的地面速度)旋转。
形成为具有两个同轴滚柱圈的滚柱齿轮64的驱动小齿轮60以及形成为具有两个同轴的链轮齿列(用于与相应的滚柱圈接合)的链轮66的从动齿轮20可以替换为具有单个滚柱圈的滚柱齿轮和具有单个链轮的小齿轮，或具有任何多列滚柱和链轮齿，例如三列或四列滚柱和链轮齿。此外，从动齿轮可以形成为用于与链轮啮合的滚柱链齿轮。滚柱链齿轮(未示出)可以形成为围绕安装至起落架轮的延伸圈的外周固定的滚柱链使得其形成围绕延伸圈的连续轨道。从动齿轮还可以包括能够接合由多个同轴的链轮形成的小齿轮的多个同轴的链。
在上述布置中的每个布置中，经由链轮与滚柱齿轮/滚柱链之间的啮合实现驱动的原理可以在驱动小齿轮包括链轮并且从动齿轮(轮齿轮)包括滚柱齿轮/滚柱链时应用，并且可以在驱动小齿轮包括滚柱齿轮/滚柱链并且从动齿轮包括链轮时应用。替代性地，驱动小齿轮可以形成为正齿轮或其他类型的带齿齿轮，并且从动齿轮可以形成为齿圈或其他类型的带齿齿轮(未示出)。
尽管附图仅示出了用于驱动轮16中的一个轮的驱动系统50的实施方式的特征，但这些特征(在需要的情况下)可以旨在是对另一轮16成镜像的。即，可以为每个轮16提供一个驱动系统50。对于具有四个或更多个轮16的起落架10，可以为轮16中的每个轮或轮中的仅两个轮提供驱动系统50。在轮16中的仅两个轮设置有驱动系统50的实施方式中，可能需要提供其他马达(未示出)来实现非从动轮的预着陆自旋加速，并且地面滑行通过两个驱动系统50完成。在其他实施方式中，在两个驱动系统50之间共用一个马达52是可能的。即，马达52可以布置成使每个驱动系统的输入轴旋转。可以提供差速使共用的马达能够以不同旋转速度驱动两个或更多个轮。
尽管附图仅示出了其中驱动系统50的马达和齿轮箱通过刚性地连接至起落架的下伸缩式部件12b(滑动件)/轮轴14的支架来支承的实施方式的特征，但驱动系统50可以替代性地安装在上伸缩式部件12a(主配件)上。支架可以包括提供至滑动件的基部处的顶升点的通路的孔口。替代性地，驱动系统50可以安装在起落架结构的“长出”的配件上而非单独的支架部件上。
尽管已经在上面参考一个或更多个优选的实施方式描述了本发明，但应该理解的是可以在不脱离本发明的如所附权利要求所限定的范围的情况下做出各种改变和修改。

Claims (25)

1.一种用于飞行器起落架的驱动系统，所述驱动系统包括：
驱动小齿轮；
驱动轴，所述驱动轴布置成使所述驱动小齿轮绕驱动轴线旋转；以及
外壳，所述外壳以可旋转的方式支承所述驱动轴，
其中，所述驱动小齿轮通过调心轴承以可旋转的方式支承在所述外壳上，以及
其中，所述驱动小齿轮通过柔性联接器联接至所述驱动轴，所述柔性联接器适于在所述驱动小齿轮与所述驱动轴之间传递扭矩并且允许所述驱动小齿轮相对于所述驱动轴线的倾斜。
2.根据权利要求1所述的驱动系统，其中，所述柔性联接器包括柔性隔板。
3.根据权利要求2所述的驱动系统，其中，所述柔性隔板具有联接至所述驱动轴的一端的径向内部以及联接至所述驱动小齿轮的径向外部。
4.根据权利要求1所述的驱动系统，其中，所述柔性联接器包括冠形花键接头。
5.根据权利要求1所述的驱动系统，其中，所述柔性联接器包括等速度接头。
6.根据任一前述权利要求所述的驱动系统，其中，所述调心轴承横跨所述驱动小齿轮的宽度大致居中地定位。
7.根据任一前述权利要求所述的驱动系统，其中，所述柔性联接器提供所述驱动小齿轮与所述驱动轴线之间的高达5度、优选地高达2.5度的旋转。
8.根据任一前述权利要求所述的驱动系统，其中，所述调心轴承包括布置在一个或更多个滚道中的多个滚动元件。
9.根据权利要求8所述的驱动系统，其中，所述滚动元件为滚珠轴承或球面滚柱。
10.根据权利要求8或权利要求9所述的驱动系统，其中，所述调心轴承包括球面外滚道。
11.根据引用权利要求4时的权利要求10所述的驱动系统，其中，所述调心轴承的所述球面滚道和所述柔性联接器的所述冠形花键具有大致同心的球面。
12.根据权利要求1至7中的任一项所述的驱动系统，其中，所述调心轴承包括与外球面接触的内球面。
13.根据任一前述权利要求所述的驱动系统，其中，所述调心轴承基本防止所述驱动小齿轮沿着所述驱动轴线的平移。
14.根据任一前述权利要求所述的驱动系统，其中，所述外壳和所述驱动小齿轮各自包括用以防止所述驱动小齿轮相对于所述驱动轴线过度旋转的止动部。
15.根据任一前述权利要求所述的驱动系统，还包括减速齿轮装置，其中，所述驱动轴为所述减速齿轮装置的输出轴并且所述外壳为所述减速齿轮装置的壳体。
16.根据权利要求1至14中的任一项所述的驱动系统，还包括减速齿轮装置，其中，所述驱动轴联接至所述减速齿轮装置的输出轴并且所述外壳为所述减速齿轮装置的壳体。
17.根据任一前述权利要求所述的驱动系统，还包括布置成与所述驱动小齿轮啮合以能够通过所述驱动小齿轮而旋转的从动齿轮，所述从动齿轮能够连接至飞行器起落架的轮从而能够使所述轮旋转。
18.根据权利要求17所述的驱动系统，其中，所述驱动小齿轮和所述从动齿轮中的一者包括链轮，并且所述驱动小齿轮和所述从动齿轮中的另一者包括布置为形成圈的一系列滚柱，每个滚柱能够分别绕在距所述驱动小齿轮或所述从动齿轮的旋转轴线固定距离处的滚柱轴线旋转。
19.根据权利要求18所述的驱动系统，其中，所述一系列滚柱中的每个滚柱能够绕销旋转，所述销至少在一端处固定至环形支承构件。
20.根据权利要求18或权利要求19所述的驱动系统，其中，所述链轮的齿具有齿宽并且所述滚柱具有滚柱宽度，其中，所述滚柱的所述宽度大于所述齿的所述宽度以适应所述驱动小齿轮和所述从动齿轮啮合旋转时所述驱动小齿轮相对于所述驱动轴线的倾斜。
21.根据权利要求17至20中的任一项所述的驱动系统，其中，所述驱动系统还包括马达，并且所述驱动系统具有所述驱动小齿轮能够与所述从动齿轮啮合以允许所述马达驱动所述从动齿轮的第一构型。
22.根据权利要求21所述的驱动系统，其中，所述驱动系统具有所述驱动小齿轮不能与所述从动齿轮啮合的第二构型。
23.根据权利要求21或权利要求22所述的驱动系统，其中，所述马达为马达/发电机，所述马达/发电机在作为发电机操作时构造成对所述轮施加制动扭矩。
24.根据权利要求17至23中的任一项所述的驱动系统，其中，所述从动齿轮适于安装至所述轮的毂部、优选地安装至所述毂部的外轮辋。
25.一种具有根据任一前述权利要求所述的驱动系统的飞行器起落架。
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